CN110066096A - 改善污泥脱水性和沉降性的方法 - Google Patents

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文娜娜
刘明昊
肖扬兴
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    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
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Abstract

本发明公开了一种改善污泥脱水性和沉降性的方法，属于固体废弃物处理领域。本发明所述改善污泥脱水性和沉降性的方法，包括：将改性稻壳灰与污泥混合，搅拌，即得。其中，所述改性稻壳灰的制备包括：将稻壳焚烧得到稻壳灰；将稻壳灰与氯化铝溶液混合，超声处理，然后进行固液分离，将分离的固体干燥，研磨，即得。本发明用氯化铝对稻壳灰进行改性，利用改性稻壳灰处理污泥能够显著改善污泥脱水性和沉降性，对降低污泥后续处理的成本和能耗具有重要作用。本发明将稻壳灰用于污泥脱水性、沉降性改善的原材料，既避免了资源的浪费，又能避免稻壳和污泥对环境的污染，具有节能环保和价格低廉等优点。

Description

改善污泥脱水性和沉降性的方法
技术领域
本发明涉及一种利用改性稻壳灰处理污泥以改善污泥脱水性、沉降性的方法，属于固体废弃物处理领域。
背景技术
污泥是指污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高(脱水后含水率在70％～80％)，有机物含量高，从污泥中检测到的192种化合物中，有99种被确定为有害化合物，是一类危害性极大的固体废弃物。如果不加以彻底处理与控制，将会对环境造成严重的二次污染。
目前，中国大部分城市污泥出了污水处理厂后，便进入无序的临时堆存或简单填埋状态，既占用大量土地资源，又破坏生态环境。目前，中国污水处理厂污泥的安全处置率小于35％，未经无害化处理的污泥随意乱丢造成的二次污染现象仍很严重。常用的对污泥脱水性沉降性处理的方法，具有能耗大、成本高的缺点，因而关于污泥的有效治理是中国乃至全球环境保护的重大课题，解决污泥处置难题迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用改性稻壳灰处理污泥以改善污泥脱水性和沉降性的方法，该方法的脱水效果优良，且成本低。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
本发明公开了一种改善污泥脱水性和沉降性的方法，包括：将改性稻壳灰与污泥混合，搅拌，即得。
其中，按质量比计，改性稻壳灰：污泥＝0.3-1：1；优选的，改性稻壳灰：污泥＝0.5-1：1；更优选的，改性稻壳灰：污泥＝0.5：1。
所述搅拌为机械搅拌10min，使反应可以更充分。本发明对所述搅拌的转速没有特殊限制。
本发明对污泥的来源及含水率没有特殊限制；优选的，所述污泥为污水处理后的产物，所述污泥的含水率≥95％。
本发明所述改性稻壳灰的制备，包括：(1)将稻壳焚烧得到稻壳灰； (2)将稻壳灰与氯化铝溶液混合，超声处理，然后进行固液分离，将分离的固体干燥，研磨，即得。
其中，步骤(1)将稻壳在马弗炉中焚烧得到稻壳灰；所述焚烧的温度为500-600℃，优选为500℃。所述焚烧的时间为2小时。
作为本发明的优选技术方案，对稻壳的焚烧过程采用两段燃烧法；第一段是在较低的温度和还原气氛下，实现稻壳的分解和完全碳化；第二段是在适当的温度下将稻壳灰化，得到高活性的稻壳灰。其中，第一段的温度为100℃；第二段为目标温度，温度为500-600℃，优选为500℃。进一步的，第一段的焚烧时间为0.5小时，第二段的焚烧时间为1.5小时。
步骤(2)所述氯化铝溶液的浓度为0.5-3mol/L，优选为1-3mol/L，最优选为1mol/L。按kg/L计，步骤(2)稻壳灰：氯化铝溶液＝1：10。
步骤(2)所述超声处理的时间为30min，功率为1.5w/cm2。步骤(2) 采用布氏漏斗进行固液分离；所述干燥的方式优选为风干；所述研磨采用振动磨进行研磨，优选的，研磨至粒度分布为80-250μm。
本发明采用氯化铝对稻壳灰进行改性，利用改性稻壳灰处理污泥的作用原理为：AlCl3溶于水后Al3+会发生水解反应，生成单核羟基络合物 Al(OH)2+和一系列多核羟基络合物Aln(OH)m (3n-m)+(n>1,m≤3n)，这些络合物有着较高的正电荷和较大的比表面积，可以通过离子的羟基之间发生吸附架桥作用，吸附污水中带负电荷的胶体物质来提高污泥沉降性及脱水性。
本发明试验数据表明，采用1mol/L氯化铝改性后的稻壳灰处理污泥，对污泥的脱水性和沉降性与原污泥相比较都有很大的改善，而且明显优于 0.5mol/L、2mol/L或3mol/L氯化铝改性后的稻壳灰处理后污泥。其中， 1mol/L氯化铝改性后的稻壳灰在以质量比0.5：1的比例下与污泥混合后，处理后污泥的脱水性和沉降性与原污泥相比改善最显著，处理后污泥的毛细吸水时间为32.9s，30min沉降比为36％，明显优于1mol/L氯化铝改性后的稻壳灰以质量比0.3:1、0.8:1或1:1的比例下处理的污泥。
本发明利用氯化铝改性后稻壳灰处理污泥，还能够将污泥中的一部分有机物等不利于后续利用的物质部分转移至液相，从而使其沉淀物能够更好的被资源化应用。
本发明技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明用氯化铝对稻壳灰进行改性，利用改性稻壳灰处理污泥能够显著改善污泥脱水性和沉降性，对降低污泥后续处理的成本和能耗起着至关重要的作用。本发明将稻壳灰用于污泥脱水性沉降性改善的原材料，既避免了资源的浪费，又能避免稻壳和污泥对环境的污染，具有以废置废、节能环保和价格低廉等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。
试验例①利用改性稻壳灰处理污泥
a、配置浓度为1mol/L的氯化铝溶液，备用。
b、采用两段燃烧法将稻壳在马弗炉中焚烧2小时得到稻壳灰，第一段0.5小时加热至100℃，第二段1.5小时加热至500℃。
c、将氯化铝溶液和稻壳灰以固液比(kg/L)1:10的比例混合，功率为1.5w/cm2的超声波30min后用布氏漏斗固液分离，风干后用振动磨进行研磨2min至粒度分布为80–250μm。
d、研磨后的改性稻壳灰与95％含水率的污泥以质量比0.5:1的比例混合，机械搅拌10min后，即得脱水性较好的处理后污泥。
试验例②利用改性稻壳灰处理污泥
试验例②其余条件均与试验例①相同，不同之处在于步骤a为：配置浓度为2mol/L的氯化铝溶液，备用。
试验例③利用改性稻壳灰处理污泥
试验例③其余条件均与试验例①相同，不同之处在于步骤a为：配置浓度为3mol/L的氯化铝溶液，备用。
试验例④利用改性稻壳灰处理污泥
试验例④其余条件均与试验例①相同，不同之处在于步骤a为：配置浓度为0.5mol/L的氯化铝溶液，备用。
试验例⑤利用改性稻壳灰处理污泥
试验例⑤其余条件均与试验例①相同，不同之处在于步骤d为：研磨后的改性稻壳灰与95％含水率的污泥的质量比为0.3:1。
试验例⑥利用改性稻壳灰处理污泥
a、配置浓度为1mol/L的氯化铝溶液，备用。
b、采用两段燃烧法将稻壳在马弗炉中焚烧2小时得到稻壳灰，第一段0.5小时加热至100℃，第二段1.5小时加热至500℃。
c、将氯化铝溶液和稻壳灰以固液比(kg/L)1:10的比例混合，功率为1.5w/cm2的超声波30min后用布氏漏斗固液分离，风干后用振动磨进行研磨2min至粒度分布为80–250μm。
d、研磨后的改性稻壳灰与95％含水率的污泥以质量比0.8:1的比例混合，机械搅拌10min后，即得脱水性较好的处理后污泥。
试验例⑦利用改性稻壳灰处理污泥
试验例⑦其余条件均与试验例⑥相同，不同之处在于步骤a为：配置浓度为2mol/L的氯化铝溶液，备用。
试验例⑧利用改性稻壳灰处理污泥
试验例⑧其余条件均与试验例⑥相同，不同之处在于步骤a为：配置浓度为3mol/L的氯化铝溶液，备用。
试验例⑨利用改性稻壳灰处理污泥
a、配置浓度为1mol/L的氯化铝溶液，备用。
b、采用两段燃烧法将稻壳在马弗炉中焚烧2小时得到稻壳灰，第一段0.5小时加热至100℃，第二段1.5小时加热至500℃。
c、将氯化铝溶液和稻壳灰以固液比(kg/L)1:10的比例混合，功率为1.5w/cm2的超声波30min后用布氏漏斗固液分离，风干后用振动磨进行研磨2min至粒度分布为80–250μm。
d、研磨后的改性稻壳灰与95％含水率的污泥以质量比1:1的比例混合，机械搅拌10min后，即得脱水性较好的处理后污泥。
试验例⑩利用改性稻壳灰处理污泥
试验例⑩其余条件均与试验例⑨相同，不同之处在于步骤a为：配置浓度为2mol/L的氯化铝溶液，备用。
试验例⑾利用改性稻壳灰处理污泥
试验例⑾其余条件均与试验例⑨相同，不同之处在于步骤a为：配置浓度为3mol/L的氯化铝溶液，备用。
试验例⑿利用改性稻壳灰处理污泥
试验例⑿其余条件均与试验例①相同，不同之处在于步骤b为：所述两段燃烧法的第二段温度为600℃。
由以上试验例①-试验例⑾所得到的污泥脱水性沉降性见表1。脱水性用毛细吸水时间来表征，其值越小脱水性越好；沉降性用30min沉降比表征，其值越小降性越好。以未处理原污泥作为对照组进行比较。
表1处理后污泥的基本性能
由表1可知，1mol/L氯化铝改性后的稻壳灰处理污泥，对污泥的脱水性和沉降性与原污泥相比较都有很大的改善，而且明显优于0.5mol/L、 2mol/L或3mol/L氯化铝改性后的稻壳灰处理后污泥。其中，1mol/L氯化铝改性后的稻壳灰在以质量比0.5:1的比例下与污泥混合后，处理后污泥的脱水性和沉降性与原污泥相比改善最显著，明显优于1mol/L氯化铝改性后的稻壳灰以质量比0.3:1、0.8:1或1:1的比例下处理的污泥。

Claims (10)

1.一种改善污泥脱水性和沉降性的方法，其特征在于，包括：将改性稻壳灰与污泥混合，搅拌，即得；
按质量比计，改性稻壳灰：污泥＝0.3-1：1。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：按质量比计，改性稻壳灰：污泥＝0.5-1：1；优选的，改性稻壳灰：污泥＝0.5：1。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述搅拌为机械搅拌10min；所述污泥的含水率≥95％。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性稻壳灰的制备包括：(1)将稻壳焚烧得到稻壳灰；(2)将稻壳灰与氯化铝溶液混合，超声处理，然后进行固液分离，将分离的固体干燥，研磨，即得。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氯化铝溶液的浓度为0.5-3mol/L，优选为1-3mol/L，最优选为1mol/L。
6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：按kg/L计，步骤(2)稻壳灰：氯化铝溶液＝1：10。
7.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述超声处理的时间为30min，功率为1.5w/cm2。
8.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(2)采用布氏漏斗进行固液分离；步骤(2)所述干燥的方式优选为风干。
9.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(1)将稻壳在马弗炉中焚烧得到稻壳灰；所述焚烧的温度为500-600℃，优选为500℃。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：所述焚烧的过程采用两段燃烧法；第一段的温度为100℃；第二段的温度为500-600℃，优选为500℃。
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